ビタミンＢ１２含有酵素の反応性制御法を模したユニークな新規生体触媒の開発

コバラミン依存型メチオニン合成酵素は、生体内で重要なメチル基転移反応を司っている。　しかしながら、タンパク質部分が巨大かつ、補欠分子の分子構造が複雑であるため、反応中間体であるコバルト1価種の構造やタンパク質内でのメチル基転移反応の詳細なメカニズムは完全には理解されていない。　本研究では、酵素のタンパク質部分を含めた酵素モデルとして、ヘムタンパク質であるミオグロビンから天然ヘムを取り除いたアポミオグロビンにコバラミンのモデル錯体を挿入した再構成ミオグロビンを調製し、酵素類似のメチル基転位反応を評価することで、天然酵素における反応促進のメカニズム解明をめざしている。本年度は、酵素類似のモデル反応としてタンパク質マトリクス内でのメチル錯体の生成反応およびメチル基転移反応を実施した。　コバルト1価種を含む再構成ミオグロビン溶液にヨードメタンを添加することで、タンパク質内でメチル錯体を生成した。　有機溶媒中では同様の反応が進行しないことから、His93の軸配位によるメチル錯体の安定化を明らかにした。　さらに、生成したメチル錯体のメチル基は室温でHis64のイミダゾール窒素へ転移することを見出した。　また本酵素モデルにおける理論計算は、これまでに提唱されている協奏的な反応機構よりもHis93が脱配位した5配位構造のHis-off中間体を経由する反応機構の方が活性化エネルギーが低く、より有利に反応が進行することを示唆した。次に、不安定なメチル錯体のモデルとして、安定なアクア及びシアノコバルト３価錯体を含む再構成ミオグロビンを新たに調製し、X線結晶構造及び配位挙動を詳細に評価した。　シアノコバラミンと比較すると、調製したシアノ錯体のCo-N(His93) 結合距離が長いことから、実際の酵素では、メチル基転移反応を加速させるHis-off中間体の生成が促進されていることを示唆した。

コバラミン依存型メチオニン合成酵素は、生体内で重要なメチル基転移反応を司っている。　しかしながら、タンパク質部分が巨大かつ、補欠分子の分子構造が複雑であるため、反応中間体であるコバルト1価種の構造やタンパク質内でのメチル基転移反応の詳細なメカニズムは完全には理解されていない。　本研究では、酵素のタンパク質部分を含めた酵素モデルとして、ヘムタンパク質であるミオグロビンから天然ヘムを取り除いたアポミオグロビンにコバラミンのモデル錯体を挿入した再構成ミオグロビンを調製し、酵素類似のメチル基転位反応を評価することで、天然酵素における反応促進のメカニズム解明をめざしている。本年度は、酵素類似のモデル反応としてタンパク質マトリクス内でのメチル錯体の生成反応およびメチル基転移反応を実施した。　コバルト1価種を含む再構成ミオグロビン溶液にヨードメタンを添加することで、タンパク質内でメチル錯体を生成した。　有機溶媒中では同様の反応が進行しないことから、His93の軸配位によるメチル錯体の安定化を明らかにした。　さらに、生成したメチル錯体のメチル基は室温でHis64のイミダゾール窒素へ転移することを見出した。　また本酵素モデルにおける理論計算は、これまでに提唱されている協奏的な反応機構よりもHis93が脱配位した5配位構造のHis-off中間体を経由する反応機構の方が活性化エネルギーが低く、より有利に反応が進行することを示唆した。次に、不安定なメチル錯体のモデルとして、安定なアクア及びシアノコバルト３価錯体を含む再構成ミオグロビンを新たに調製し、X線結晶構造及び配位挙動を詳細に評価した。　シアノコバラミンと比較すると、調製したシアノ錯体のCo-N(His93) 結合距離が長いことから、実際の酵素では、メチル基転移反応を加速させるHis-off中間体の生成が促進されていることを示唆した。